猪粪沼液施用对稻田CH4和N2O排放及温室效应的影响

为解决规模养殖废弃物超排引起环境污染严重且资源大量浪费的问题,采用静态箱-气相色谱法,研究猪粪、沼液替代化肥条件下稻田CH4和N2O排放特征,并运用全球增温潜势(GWP)的方法对稻田CH4和N2O排放的温室效应进行估算。研究结果表明:与常规施肥相比,尽管猪粪替代化肥措施均显著(P<0.05)降低稻田N2O排放,但以100%或50%猪粪替代化肥处理仍显著(P<0.05)增加了稻田GWP及单位产量的GWP,分别提高了385.5%、218.2%和422.4%、228.4%,主要是由于猪粪替代化肥处理不仅改变了CH4排放规律,还显著增加了(P<0.05)稻田CH4排放。而采用100%或50%沼液替代化肥措施减少了稻田GWP及单位产量的GWP,分别降低了27.8%、15.4%和29.5%、18.8%,主要是由于沼液替代化肥处理显著降低了(P<0.05)稻田N2O排放。就综合温室效应而言,采用沼液替代化肥能够有效降低养殖排泄物稻田施用产生的温室效应。     

土壤耕作与秸秆还田对小麦产量及麦季温室气体排放的影响

以扬麦16号为材料,研究常规翻耕秸秆不还田(CT)、少免耕秸秆不还田(RNT)、常规翻耕秸秆还田(CTS)、少免耕秸秆还田(RNTS)对小麦产量、麦季甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放的影响。结果表明:不同处理对小麦产量的影响由大到小依次为CT、CTS、RNT、RNTS处理,相同秸秆处理下常规翻耕的小麦产量、单位面积穗数和每穗粒数均对显著高于少免耕,RNTS处理的小麦产量、单位面积穗数和每穗粒数显著低于RNT处理。麦季CH4总排放量由大到小依次为RNTS、RNT、CTS、CT处理,处理间差异均达显著水平,少免耕或秸秆还田措施均显著增加麦季CH4总排放量。麦季N2O总排放量由大到小依次为CTS、CT、RNTS、RNT处理,常规翻耕显著增加麦季N2O总排放量,秸秆还田也有增加N2O排放的趋势。综合小麦产量和麦田排放CH4、N2O产生的温室效应,RNT处理的"单位产量的全球增温潜势"显著低于其他处理,CT处理显著低于CTS处理。研究表明,少免耕不利于小麦产量的提高和CH4减排,但减少了N2O排放和麦田排放CH4、N2O产生的温室效应。     

不同种类有机肥施用对一季稻田ＣＨ４排放的影响

选取不同施肥处理的一季中稻田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对一季稻CH4排放通量进行手动观测。结果表明,与不施肥相比,各施肥处理CH4平均排放通量均有不同程度增加。其中稻草还田+化肥处理（稻草处理）CH4平均排放通量为31.04 mg·m-2·h-1,比化肥处理和猪粪+化肥处理（猪粪处理）分别增加326.4%（P<0.05）和211.7%（P<0.05）,鸡粪+化肥处理（鸡粪处理）比化肥和猪粪处理分别增加140.4%（P<0.05）和75.7%（P<0.05）。说明稻草还田和鸡粪处理显著增加稻田CH4排放通量,而猪粪处理与化肥无显著差异。同时对有关的环境因子进行分析表明,不同处理的土壤表层5 cm温度、Eh与CH4排放通量存在显著相关关系;土壤pH值和水层厚度与稻田CH4季节排放通量相关性不明显。猪粪处理单位产量全球增温潜势（GWP）为0.83 kg·kg-1,是较好的推荐施肥处理,对环境与产量之间效益的协调具有较好的作用。

     

稻麦轮作条件下机插水稻CH4和N2O的排放特征及温室效应

于2008年采用静态暗箱-气相色谱法对人工手插和机插2种水稻种植方式下CH4和N2O排放进行田间观测,研究稻麦轮作条件下机插水稻CH4和N2O的排放特征及其温室效应.结果表明,水稻生长季CH4排放通量人工手插水稻和机插水稻均呈先升高后降低的变化趋势,N2O仅在水稻搁田期间有明显排放,机插和人工手插水稻CH4平均排放通量分别为4.68、4.39 mg·m-2·h-1,N2O平均排放通量为92.80、111.33 μg·m-2·h-1.与人工手插水稻相比,机插水稻增加CH4排放总量14%,减少N2O排放总量11%,使稻季排放CH和N2O所产生的全球增温潜势(GWP)和"单位产量的GWP"分别提高8%和10%.在稻麦轮作条件下采用机插水稻种植方式,水稻生长期间排放的CH4和N2O所形成的温室效应有提高的趋势.     

稻秸秆还田与腐熟剂对小麦当季温室气体排放的影响

以冬小麦扬辐麦4号为研究对象,采用静态暗箱-气相色谱法观测稻秸还田(SR)、稻秸还田+腐熟剂(FS)和不还田处理(NR)3种处理下小麦当季温室气体(CO2、CH4和N2O)排放特征,估算不同处理下当季土壤的温室气体排放强度(GHGI)和全球增温潜势(GWP)。结果表明:秸秆还田极显著增加CH4和CO2的排放,极显著地降低N2O的排放;施用秸秆腐熟剂后,极显著增加CH4和CO2的排放,但对N2O排放的影响极小。FS处理GWP和GHGI显著或极显著高于SR和NR处理。这一研究结果提示稻秸秆还田与施用秸秆腐熟剂可改变麦田当季排放的温室气体的组成比例,使得GHGI下降,但单位产量的潜在温室效应显著增加,GWP升高。     

不同改良剂对滨海盐土区稻田综合温室效应的影响

为了评估氮肥配施不同改良剂（腐殖酸、磷石膏、禾康改良剂）对滨海盐土区稻田CH4、N2O排放和综合温室效应（global warming potential,GWP）的影响,于2017年7—10月采用静态暗箱-气相色谱法对滨海盐土区稻田CH4和N2O排放通量进行原位监测。共设置5个处理：空白（N0）、仅施氮肥（N1）、氮肥配施腐殖酸（N1H1）、氮肥配施磷石膏（N1G1）、氮肥配施禾康改良剂（N1A1）。结果表明：与N0处理相比,无论是否添加改良剂,氮肥处理都显著增加了稻田N2O排放量的110.2%～139.1%（P<0.05）,增加水稻产量的41.1%～71.6%（P<0.05）,但不显著影响CH4排放。与N1处理相比,氮肥配施3种不同改良剂并没有显著影响CH4、N2O排放和GWP;N1A1处理显著增加了水稻产量的21.6％（P<0.05）。因此,推荐使用N1A1施肥方案,以增加水稻产量,同时不显著影响温室气体排放。     

不同种类有机肥施用对一季稻田CH_4排放的影响

选取不同施肥处理的一季中稻田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对一季稻CH4排放通量进行手动观测。结果表明,与不施肥相比,各施肥处理CH4平均排放通量均有不同程度增加。其中稻草还田+化肥处理(稻草处理)CH4平均排放通量为31.04mg·m-2·h-1,比化肥处理和猪粪+化肥处理(猪粪处理)分别增加326.4%(P<0.05)和211.7%(P<0.05),鸡粪+化肥处理(鸡粪处理)比化肥和猪粪处理分别增加140.4%(P<0.05)和75.7%(P<0.05)。说明稻草还田和鸡粪处理显著增加稻田CH4排放通量,而猪粪处理与化肥无显著差异。同时对有关的环境因子进行分析表明,不同处理的土壤表层5cm温度、Eh与CH4排放通量存在显著相关关系;土壤pH值和水层厚度与稻田CH4季节排放通量相关性不明显。猪粪处理单位产量全球增温潜势(GWP)为0.83kg·kg-1,是较好的推荐施肥处理,对环境与产量之间效益的协调具有较好的作用。     

直播旱种与秸秆还田方式对稻田温室气体排放的影响（英文）

[目的]为探讨直播旱种和麦秸秆还田方式对稻田温室气体排放的影响。[方法]以扬稻6(籼稻)和扬粳4038(粳稻)为材料进行直播,设置麦秸秆掩埋水种(SIF)、麦秸秆覆盖旱种(NSM)、麦秸秆掩埋旱种(NSI)和常规水种(TF,秸秆不还田,对照)4种处理。利用静态箱-气相色谱法测定稻田温室气体排放。[结果]旱种的产量与水种的产量无显著差异,但SIF处理的产量显著高于其它处理。稻田CH4排放通量在TF和SIF处理下呈单一的峰值曲线,在NSI和NSM处理下变化范围较小。各处理N2O排放通量呈多峰曲线。与TF相比,SIF显著增加了CH4和CO2的平均排放通量,降低了N2O的排放速率,而NSI和NSM显著降低了CH4的平均排放通量,增加了N2O和CO2的排放通量;SIF排放的CH4、N2O和CO2所产生的全球增温潜势(GWP)和单位面积产量的GWP分别增加47.3%~53.7%和32.2%~39.4%,NSI和NSM的GWP分别降低了24.2%~29.6%和30.1%~35.5%,单位面积产量的GWP分别降低21.7%~27.2%和25.6%~31.1%。[结论]麦秸秆覆盖旱种和麦秸秆掩埋旱种在维持较高产量的同时,可显著降低稻田温室气体的排放。     

直播旱种与秸秆还田方式对稻田温室气体排放的影响

[目的]为探讨直播旱种和麦秸秆还田方式对稻田温室气体排放的影响。[方法]以扬稻6（籼稻）和扬粳4038（粳稻）为材料进行直播,设置麦秸秆掩埋水种(SIF)、麦秸秆覆盖旱种（NSM）、麦秸秆掩埋旱种(NSI)和常规水种（TF,秸秆不还田,对照）4种处理。利用静态箱-气相色谱法测定稻田温室气体排放。[结果]旱种的产量与水种的产量无显著差异,但 SIF处理的产量显著高于其它处理。稻田CH4排放通量在 TF和 SIF 处理下呈单一的峰值曲线,在 NSI和 NSM处理下变化范围较小。各处理 N2O排放通量呈多峰曲线。与 TF相比,SIF显著增加了 CH4和 CO2的平均排放通量,降低了 N2O的排放速率,而 NSI和 NSM显著降低了 CH4的平均排放通量,增加了 N2O和CO2的排放通量;SIF排放的 CH4、N2O和 CO2所产生的全球增温潜势（ GWP）和单位面积产量的 GWP分别增加47.3%~53.7%和32.2%~39.4%,NSI和 NSM的 GWP分别降低了24.2%~29.6%和30.1%~35.5%,单位面积产量的 GWP分别降低21.7%~27.2%和25.6%~31.1%。[结论]麦秸秆覆盖旱种和麦秸秆掩埋旱种在维持较高产量的同时,可显著降低稻田温室气体的排放。     

猪粪沼液施用对稻麦轮作系统土壤氧化亚氮排放的影响

以典型的猪粪尿发酵沼液为对象,探讨了沼液施入量和管理方式对以中国东部稻麦轮作农田系统土壤N2O排放规律和排放量的影响。研究结果表明,与化学氮肥相比,沼液施用未影响稻麦轮作系统土壤N2O排放的季节变化规律,但影响其排放量的大小。稻季100%施用沼液的处理(N100%DPS)其累积排放量为0.71kg·hm-(22008年)和1.38kg·hm-(22009年),显著高于100%施用化肥的处理(N100%Ure)a,即0.68kg·hm-2和1.06kg·hm-2。麦季N100%DPS处理N2O的累积排放量分别为6.56kg·hm-(22008年)和5.05kg·hm-2(2009年),与N100%Urea处理(2008年:5.89kg·hm-2;2009年:3.93kg·hm-2)无显著差异,但均显著高于稻季各处理。随着沼液替代化学肥料用量的降低,稻田N2O排放量呈降低趋势,而沼液一次性施入和分次施入对稻田N2O排放的季节动态和累积排放量均无显著影响;但沼液不同的管理方式对麦季累积N2O排放量更为复杂。稻、麦两季N100%DPS处理中N2O排放系数(f)均最大,分别达到0.3%和1.6%,但沼液分次施入和一次性...     

化肥减量配施有机肥对早稻田温室气体排放的影响

为明确化肥减量配施有机肥对早稻田温室气体排放的影响,在长期定位施肥试验区采用密闭静态箱法采集温室气体,监测了常规施用化肥以及化肥减量配施鲜猪粪、沼液沼渣、猪粪堆肥、紫云英绿肥等不同施肥处理的早季稻田主要温室气体排放动态,探讨了不同施肥措施对稻田温室气体累积排放量、全球增温潜势(GWP)及排放强度(GHGI)的影响。结果表明:不同施肥措施下早稻田温室气体的排放存在明显的差异;与常规施肥相比,各化肥减量配施有机肥处理均促进了早稻田CH_4和CO_2的排放,而化肥减量配施鲜猪粪、猪粪堆肥处理的N_2O排放量分别降低了7.09%、4.89%。在早稻生长季,化肥减量配施有机肥虽引起了稻田GWP值的增加,增幅在5.00%~59.58%之间,但也使稻谷产量增加了6.15%~12.10%,选择适宜的有机肥还可降低稻田的GHGI值;其中化肥减量配施猪粪堆肥是本试验中促进早稻增产和实现温室气体减排的最佳施肥措施。     

沼液替代化肥对小麦-玉米轮作温室气体排放及温室效应的影响

本文采用密闭箱-气相色谱法研究不同沼液灌溉模式,小麦-玉米轮作条件下温室气体的排放特征,并运用全球增温潜势(GWP)和气体排放强度(GHGI)对小麦-玉米排放的温室效应进行估算。研究表明,在冬小麦-夏玉米轮作周期中,以清/沼比2∶1配比的沼液灌溉,小麦灌3次,玉米灌溉1次的处理(T3)和小麦灌溉4次,玉米灌溉1次的处理(T4)与常规施肥(CF)相比,GWP连续两年没有显著性差异,T3、T4和CF在2016年的GWP为2 990.82±285.00、3 235.48±307.05、3 047.35±315.11;T3、T4和CF在2017年的GWP为2 865.61±296.44、3 069.10±318.44和2 741.70±284.37。但小麦季灌溉1次,玉米灌溉1次处理(T1)和与小麦灌溉2次,玉米灌溉1次的处理(T2)的GWP比CF处理相比显著降低。T1和T2处理在2016年和2017年的GWP分别为2 578.57±279.39、2 586.13±263.01;2 702.59±300.75、2 733.19±260.81,T1和T2处理2016年比CF处理降低了15.38%和11.31%;2017年比CF处理降低了5.67%和0.31%。针对产量进行分析,T2、T3、T4和CF处理连续两年差异性不显著,其中T4处理在2016年产量比CF处理提高了4.12%。T3、T4的温室气体排放强度与常规施肥处理(CF)连续两年差异性不显著,2016年T1和T2处理与CF处理相比显著降低了0.56%,2017年T2处理和CF处理相比差异性不显著。综合考虑GWP与作物产量的因素,T2处理(小麦季2∶1沼液灌溉2次,玉米季2∶1沼液灌溉1次,施氮量为315 kg·hm~(-2))为最优选择,所以T2处理是可以替代化肥且较合理的灌溉模式。     

喷涂吡啶尿素对夏玉米/冬小麦轮作体系温室气体排放的影响

过量施用氮肥增加农田温室气体的排放,通过监测农田温室气体排放量寻求合理的氮素减排措施对农业生产有重要作用。本研究设置3个不同梯度喷涂吡啶尿素水平(N1-3)及不施氮肥(N0),在夏玉米和冬小麦生长期间采用静态箱法收集气体,研究土壤CO_2、CH_4和N_2O的排放特征,定量评价不同用量喷涂吡啶尿素的综合增温潜势。结果表明:不同喷涂吡啶尿素用量下的温室气体排放具有明显的季节性变化特征。玉米和小麦季土壤CO_2排放通量具有明显的季节性排放规律。CO_2平均排放通量小麦季明显低于玉米季,而CO_2累积排放量小麦季则高于玉米季;各施氮处理玉米和小麦季基肥和追肥后均出现显著的N_2O排放峰。整个轮作季,随喷涂吡啶尿素用量的增加,土壤对大气CH_4的交换通量有所降低,而土壤排放CO_2和N_2O的量有所增加。CO_2的综合增温潜势(GWP)对轮作系统总GWP贡献最大,而CH_4很小。玉米和小麦季各喷涂吡啶尿素处理的总GWP均高于对照;玉米季各处理的净GWP均为正值,是温室气体排放的一个源;而小麦季各处理的净GWP均为负值,是温室气体排放的一个汇。说明玉米/小麦轮作体系的综合增温潜势随施氮肥量的增加而增加,合理减施氮肥可以有效降低大气增温效应。     

秸秆还田对稻麦两熟高产农田净增温潜势影响的初步研究

对长江下游稻麦两熟农田生态系统2009—2010年的CH4和N2O排放以及土壤碳固定进行了分析,初步研究了秸秆还田对稻麦两熟高产农田净增温潜势的影响。结果表明,秸秆还田对稻麦两熟高产农田周年CH4和N2O排放总量、土壤碳固定量以及净增温潜势均有显著或极显著影响:秸秆还田条件下周年CH4、N2O排放总量分别为394 kg CH4.hm-2、2.39 kg N2O.hm-2,土壤碳固定量、净增温潜势分别为1.14 t C·hm-2、6383 kg CO2-equivalents·hm-2;较秸秆不还田增加CH4排放总量152%、减少N2O排放总量14%、增加土壤碳固定量531%、增加净增温潜势57%。以上结果表明,秸秆还田使短期内稻麦两熟高产农田的温室效应明显提高,但其长期效果如何还有待观测。     

秸秆还田下"麦-稻"轮作生产生命周期能耗及温室气体排放

应用生命周期评价方法,将"小麦-水稻"轮作生产体系生命周期划分为原料开采、农资生产和农田种植三个阶段,对秸秆不还田、全量还田、半量还田3种还田量下,生命周期各阶段的能源消耗与温室气体排放进行了清单分析,并进行了温室气体增温潜势评价。结果表明:以氮肥生产为主的农资生产阶段与原料开采阶段是能源消耗的主要阶段,占作物生产全生命周期能耗的70%左右;温室气体排放则以农田种植阶段为主。相较秸秆不还田处理,秸秆全量还田和半量还田增加了作物产量,降低了单位产品(分别为1 t小麦和1 t水稻)生产的CO2、N2O排放量,分别减排CO227.05%、31.23%,减排N2O 17.74%、14.51%,而CH4排放分别增加39.56%、12.38%;但在20 a、100 a时间尺度上,农田综合增温潜势GWP均显著降低。秸秆还田配合氮肥减施能有效降低农田生产系统生命周期能耗及温室气体增温潜势。     

施用棉花秸秆生物质炭对华北平原农田温室气体排放的影响

以我国华北平原冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,在常规施肥的情况下,研究了4种不同剂量棉花秸秆生物质炭[CK、C1(2.25 t/hm2生物质炭)、C2(4.5 t/hm2生物质炭)、C3(9.0 t/hm2生物质炭)]对土壤理化性质及温室气体(CH4、N2O)通量的影响,结合作物产量评估了不同处理对全球温室效应和温室气体强度的影响。结果表明:添加生物质炭不能显著影响土壤CH4的累积排放量。在夏玉米季,仅C2和C3处理可以显著降低土壤N2O累积排放量,分别为37.19%和48.58%;在冬小麦季,添加生物质炭处理均可以显著降低土壤N2O的排放,达24.26%～48.02%。路径分析结果表明,土壤NH4+-N含量是土壤N2O排放通量的主要影响因子。在夏玉米季,C2和C3处理可以显著增加玉米产量,分别达9.46%和10.99%;在冬小麦季,仅C3处理可以显著增加小麦产量,达7.13%。添加4.5 t/hm2和9 t/hm2的生物质炭处理可以显著降低全球增温潜势和温室气体强度,而添加2.25 t/hm2的生物质炭处理仅在冬小麦季可以显著降低全球增温潜势和温室气体强度。综上所述,将棉花秸秆转化为生物质炭用于华北平原农田,既能增加作物产量,又能降低温室气体排放。     

中国稻田CH_4和N_2O排放及减排整合分析

【目的】对中国有关稻田CH4和N2O排放试验结果进行整合分析,估算不同管理措施的减排潜力,为稻田CH4和N2O减排提供参考依据。【方法】通过建立中国稻田CH4和N2O排放的数据库,研究稻田CH4和N2O的排放特征,分析作用显著的影响因素,比较不同措施的减排效果。【结果】中国稻田CH4排放存在明显的地域性分布规律,主要表现为西南地区稻田CH4排放远高于其它地区。水稻生长季节水分管理方式、非水稻生长季水分状态、化肥氮投入量和有机物料对稻田CH4排放具有重要影响(P0.05)。与淹水灌溉(CF)相比,前期淹水-中期晒田-淹水(F-D-F)、前期淹水-中期晒田-淹水-湿润灌溉(F-D-F-M)和间歇灌溉或完全湿润(M)降低稻田CH4排放的幅度分别为45%、59%和83%。与休闲期淹水(F)相比,采取冬闲期排干(SD)、稻旱轮作(LD)或旱-旱-稻轮作模式(TD),能降低稻田CH4排放42%—56%。不同有机添加物产生CH4的能力的顺序为:作物秸秆+厩肥(S+FM)绿肥(GM)厩肥(FM)作物秸秆(S)堆肥或沼渣(CM)。化学氮肥的种类对CH4排放有一定的影响,但特征不明显,而随着氮肥用量(N)的增加,CH4排放逐渐降低。当0N≤150kgN·hm-2,150N250kgN·hm-2和≥250kgN·hm-2时,CH4排放较不施任何肥料降低12%、29%和65%。中国稻田N2O排放的地域性分布特征不明显。水稻生长季节水分管理方式、非水稻生长季水分状态和总氮投入量是影响N2O排放的最重要的因素(P0.05)。与CF相比,F-D-F、F-D-F-M和M能够提高稻田N2O排放12%、140%和478%,而且在F-D-F、F-D-F-M模式下的氮肥N2O排放因子分别为0.43%和0.68%。不同非水稻生长季水分状态模式下N2O排放平均值表明,SD、LD和TD比F增加40%—110%的排放。【结论】稻田CH4和N2O排放的消长关系表现在水分管理、非水稻生长季节的水分状态和氮素的投入量等方面。合理的减排措施应基于二者的综合考虑。通过优化稻田水肥管理措施可降低稻田CH4和N2O排放的温室效应。     

玉米秸秆不同还田方式下麦田温室气体排放特征

为了探讨玉米秸秆不同还田方式对麦田温室气体排放的影响,通过田间试验,设玉米秸秆不还田(CK)、玉米秸秆直接还田(CS)、玉米秸秆过腹还田(CGS)和玉米秸秆转化为食用菌基质,出菇后菌渣还田(CMS)4个处理,利用静态箱-气相色谱法测定了玉米秸秆不同还田方式下,麦田温室气体(CO₂、N₂O和CH₄)的排放特征。结果表明:玉米秸秆不同还田方式下,麦田温室气体通量均具有明显的季节变化,且排放量不同。在小麦生长季,CO₂和N₂O均表现为排放,其排放量为CK >CGS >CS >CMS;甲烷表现为吸收,其吸收量为CS >CGS >CK >CMS,且不同处理间差异显著(P<0.05)。从温室气体综合增温潜势(GWP)来看,在20、100年和500年3个时间尺度上,仅玉米秸秆不同还田方式这一环节,GWP均表现为:CS >CGS >CK >CMS,也就是说秸秆直接还田,显著增加麦田温室气体的全球增温潜势,其次是玉米秸秆过腹还田方式,而秸秆-菌渣还田则降低了麦田温室气体的全球增温潜势。从减少温室气体排放角度,推荐秸秆-菌渣还田方式。该研究结果可为秸秆合理利用和温室气体减排提供基础数据。